NL7907136A - Stappenmotor. - Google Patents

Description

» VO 821*5 Stappenmotor.

De uitvinding heeft "betrekking op stappenmotoren met variabele reluetantie en een werkwijze voor het maken van dergelijke stappenmotoren.

Stappenmotoren met een variabele reluetantie worden 5 gekarakteriseerd door een aantal poolelementen met daarbij behorende windingen en een toegevoegde magnetische opbouw, welke samen kan werken met de poolelementen om de verschillende flux-wegen in reactie op de selectieve bekrachtiging van de windingen te sluiten. De poolelementen omvatten poolvlakken met daarin 10 magnetische discontinuïteiten, welke kunnen samenwerken met gelijksoortige magnetische discontinuïteiten in de toegevoegde magnetische opbouw, om het zo de polen en de toegevoegde magnetische opbouw mogelijk te maken in discrete stappen ten opzichte van elkaar te bewegen,in reactie op de selectieve bekrachtiging van 15 de windingen.

Bepaalde stappenmotoren met variabele reluetantie hebben een poolopbouw, welke het nodig maakt, dat de windingen rond de poolelementen gewonden worden, terwijl de magnetische opbouw op zijn plaats is. Het winden van dergelijke poolelementen, 20 in het bijzonder in het geval van een draaiende stappenmotor, kan zeer kostbaar zijn, omdat het moeilijk is om een dergelijk winden te automatiseren en de motoren moeten derhalve met de hand gemaakt worden.

De uitvinding heeft als voordeel, dat deze voorziet in 25 een gemakkelijke, kosten-besparende en automatische fabricage van een stappenmotor.

Overeenkomstig de uitvinding is er voorzien in een stappenmotor van het soort met variabele reluetantie,omvattende een aantal polen met een aantal magnetische discontinuïteiten bij 30 een aantal poolvlakken en is deze gevormd door het klevend bevestigen van êên gedeelte van een poolopbouw met windingen gewonden rond poolelementen aan een ander gedeelte van de poolopbouw.

7907136 f -2- _ «9 Τ*

Overeenkomstig een belangrijke eigenschap van de uitvinding, kunnen de windingen tevoren gevormd worden op spoelen en voor het klevend bevestigen op de poolelementen geplaatst worden.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding omvat 5 het andere gedeelte van de poolopbouw poolvlakken, welke klevend bevestigd worden aan de poolelementen. De poolvlakken zijn tevoren gevormd uit een continu element en vervolgens klevend bevestigd aan het gedeelte van de poolopbouw, dat de windingen draagt. Na het klevend bevestigen wordt het continue element gesneden in 10 de aparte poolvlakken, welke behoren bij de verschillende poolelementen. Magnetische discontinuïteiten worden in het continue element gevormd voor het klevend bevestigen.

In de voorkeursuitvoeringsvorm is het ene gedeelte van de poolopbouw gevormd door het slijpen van de poolelementen in 15 een laminaat tot een zodanige diepte, dat er een verbindings-segment tussen de poolelementen aanwezig blijft.'Anderzijds kunnen de poolelementen afzonderlijk gevormd worden met of zonder de poolvlakken eraan bevestigd en vervolgens klevend bevestigd worden aan een verbindingselement. Wanneer de poolelementen ge-20 vormd worden zonder de poolvlakken, worden de poolvlakken ook klevend bevestigd aan de poolelementen.

In een uitvoeringsvorm van de uitvinding, welke in het hierna volgende gedetailleerd beschreven zal worden, vormt de poolopbouw de stator van een draaiende stappenmotor met een axiale 25 luchtspleet. De windingen zijn gewonden rond de poolelementen, zodat de assen van de windingen zich uitstrekken in een richting evenwijdig aan de as van de motor. De poolelementen bezitten een in hoofdzaak uniform dwarsdoorsnede-oppervlak.

De uitvinding zal in het hierna volgende nader beschre-30 ven worden aan de hand van een uitvoeringsvoorbeèld, onder ver-wijzing naar de tekening. Hierin toont: fig, 1 een aanzicht in perspectief van een ruw voorwerp , dat gebruikt wordt bij het vormen van een gedeelte van de poolopbouw volgens de uitvinding; 7907136 * -3- fig. 1a een vergroot aanzicht van een gedeelte van het ruwe voorwerp volgens fig. 1; fig. 2 een aanzicht in perspectief, een gedeeltelijk schematische illustratie van het ruwe voorwerp volgens fig. 1, 5 dat tot poolelementen wordt gevormd; fig. 3 een aanzicht in perspectief van een tevoren gevormde winding, welke op een poolelement, dat door de behandeling volgens fig. 2 is gevormd, wordt geplaatst; fig. U een aanzicht in perspectief van een ruw voorwerp, 10 waaruit de poolvlakken gevormd zullen worden; fig. 5 een aanzicht in perspectief van het ruwe voorwerp volgens fig. k, nadat de magnetische discontinuïteiten of de tanden van de poolvlakken gevormd zijn; fig. 6 een aanzicht in perspectief van de ring volgens 15 fig. 5, na het klevend bevestigen aan de poolopbouw volgens fig. 3; fig. 7 een aanzicht in perspectief van de opbouw volgens fig. 6, nadat de ring zodanig gesneden is, dat aparte poolvlakken gevormd zijn; fig. 8 een bovenaanzicht van de poolvlakken van fig. 7; 20 fig. 9 een zij-aanzicht van de poolopbouw volgens fig. 8; fig. 10 een aanzicht in doorsnede van de poolopbouw volgens fig. 8, langs de lijn X-X daarvan, in combinatie met een toegevoegde magnetische opbouw met een rotor en een inactief statorgedeelte; 25 fig. 11 een aanzicht in perspectief van een andere fabrieagewerkwijze van de poolopbouw volgens de fig. 1-10; en fig. 12 een aanzicht in perspectief van weer een andere werkwijze voor het fabriceren van de poolopbouw volgens de fig.

1-10.

30 In fig. 1 wordt het ringvormige element 10, dat aange past is om eên gedeelte van een statorpoolopbouw voor een stappen-motor met een variabele reluctantie te vormen, getoond. Het ringvormige element 10 omvat magnetisch materiaal met een hoge permeabiliteit, bijvoorbeeld ijzer, in de vorm van een aantal laminaten 7907136 i 1» -b- 12, welke in de vorm van een spoel gewonden kunnen zijn, zoals getoond in fig. 1a.

In fig. 2 wordt het ringvormige element 10 geslepen door een slijpschijf 1^, om zo de poolelementen 16 tevoren te vormen.

5 De poolelementen 16 worden uit het element 10 geslepen tot een zodanige diepte, dat er een continu ringvormige ondersteunings-segment 18 achterblijft.

Overeenkomstig de uitvinding, en zoals getoond in fig. 3» is de poolopbouw, welke gevormd is in fig. 2, nu gereed voor het 10 aanbrengen van de windingen van de variabele stappenmotor. Zoals is getoond in fig. 3, is ein van deze windingen 20 tevoren gevormd op een spoel 22 met een opening 2U daarin, om zo geplaatst te worden over het poolelefflent 16. In dit opzicht zal opgemerkt worden, dat de poolelementen 16 een in hoofdzaak uniform oppervlak 15 van de dwarsdoorsnede bezitten, om het z6 mogelijk te maken dat de poolelementen 16 gemakkelijk door de opening 2k heen.gaan en in hoofdzaak overeenkomen met het oppervlak van die opening. Na het beschrijven van de vorming van het ene gedeelte van de statorpool-opbouw, onder verwijzing naar de fig. 1-3, zal nu de vorming van 20 het poolvlakgedeelte van de statoropbouw beschreven worden, onder verwijzing naar de fig. U en 5·

Zoals getoond is in fig. 4, is voor zien in een continu element of een ring 26. Deze ring, die ook gevormd is uit een magnetisch materiaal met een hoge permeabiliteit, is aangepast 25 om discrete magnetische discontinuïteiten, die daarin gevormd zijn in de vorm van tanden 28, te bezitten, zoals getoond in fig. 5·

De tanden 28 zijn, zoals getoond in fig. 5, gelegen op vier verschillende poolvlakposities. De exacte plaats van de tanden 28 kan in overeenkomst met het ontwerp van de stappenmotor gemakke-30 lijk verkregen worden door gebruik te maken van een stempeltech-niek of een elektrochemische etstechniek voor het vormen van de tanden 28. ·

Overeenkomstig de uitvinding wordt de ring 26 met de tanden 28 daarna klevend bevestigd aan êén uiteinde van de pool- 7907136 -5-

V

i elementen, zoals getoond is in fig. 6, waarbij de winding 20 reeds op de poolelementen aanwezig is, na de stap die getoond is in fig. 3. Het is belangrijk om de tanden 28 op juiste wijze bij de verschillende poolposities ten opzichte van de poolelementen, 5 welke opgenomen zijn in de windingen 20, te plaatsen, dit overeenkomstig de standaardontwerptechnieken voor stappenmotoren. Het klevende hechtmiddel kan een epoxyhars of een ander agens omvatten, dat in staat is om een juiste hechtsterkte te verzekeren, zonder dat de fluxwegen wezenlijk beïnvloed worden.

10 Nadat de ring 26 klevend bevestigd is aan de poolelemen ten, worden de afzonderlijke poolvlakken 30 in de ring gevormd door de ring op vier verschillende plaatsen tussen de poolelementen en de windingen 20 te doorsnijden. Dit doorsnijden van de ring 26 kan verkregen worden met behulp van slijpen.

15 Er zal nu verwezen worden naar de fig. 8-10 voor een beschrijving van de statorpoolconstructie volgens de fig. 1-8 in een stappenmotor met variabele reluctantie. Zoals getoond is in fig. 8 en 9 (zonder de rotor of het inactieve statorgedeelte), omvat de motor een huls 32 met een flens 3U, die bevestigd is aan 20 het segment 18 van de poolopbouw. Overeenkomstig fig. 10 bezit de huls 32 een ondersteuningsgebied 36, dat aangepast is om een as op te nemen, welke een rotor 38 ondersteunt in de stator-stator-luehtspleet b-0 tussen de poolvlakken 30 en een inactief statorgedeelte k2 met gelijksoortige poolvlakken Ui. Voor meer details 25 betreffende de stappenmotoropbouw wordt verwezen naar de Amerikaanse octrooiaanvragen Nos. 809.923 en 809-6U6.

In de uitvoeringsvorm volgens fig. 1-8 werden de poolelementen geslepen uit een ringvormige gelamineerde opbouw en werden de poolvlakken klevend bevestigd aan de zo gevormde pool-30 elementen. In fig. 11 zijn de poolelementen 16a als een geheel gevormd tesamen met de poolvlakken 30a met tanden 28a aan een uiteinde en is het andere uiteinde van de poolelementen l6a klevend bevestigd aan een ringvormig ondersteuningssègment 18a. In fig. 12 zijn de poolelementen 16b aan het ene uiteinde klevend bevestigd 7907136 -6- $ 9 aan de poolvlakken 30b en aan het andere uiteinde aan een ringvormig ondersteuningssegment 18b.

Zoals getoond in zowel. fig. 11 als 12, zijn de poolvlakken 30a en 30b afzonderlijk en gescheiden gevormd en vormen 5 zij geen continue ring, zoals getoond in fig. 6. Men zal echter begrijpen, dat de poolvlakken 30a en 30b in een continue ring gevormd kunnen worden en gescheiden kunnen worden nadat de klevende hechting voltooid is.

Alhoewel de uitvinding beschreven is met betrekking tot 10 een poolopbouw voor een stator van een draaiende stappenmotor, zal het duidelijk zijn, dat de werkwijze en het produkt, dat door de werkwijze gevormd is, ook toepasbaar is wanneer de poolopbouw een bewegend element vormt in de stappenmotor en/of de motor lineair is in plaats van draaiend. In andere woorden, de uitvin-15 ding is zowel toepasbaar bij bewegende als bij stationaire pool-opbouwen en/of lineaire of draaiende stappenmotoren._

Verschillende stappenmotoren volgens verschillende ontwerpen, welke profijt zouden kunnen hebben van de principes volgens deze uitvinding zijn beschreven in: "Theory and Applications 20 of Step Motors" door Benjamin C. Kuo, West Publishing Co., 197^··

Er wordt ook naar dit boek verwezen voor een volledige en complete verklaring van de wijze waarop stappenmotoren werken.

7907136 - - »

Claims (9)

1. Werkwijze voor het fabriceren van een poolopbouv voor een stappenmotor omvattende een aantal polen met een aantal magnetische discontinuïteiten op een aantal poolvlakken, gekenmerkt door het vormen van één gedeelte van een poolopbouv met vindingen 5 gevonden rond poolelementen op de poolopbouv, en het klevend hechten van een ander gedeelte van de poolopbouv aan het ene gedeelte van de poolopbouv.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de poolelementen aan een uiteinde ervan klevend bevestigd vorden aan 10 het andere gedeelte van de poolopbouv.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het ene gedeelte gevormd vordt door het tevoren vormen van de vindingen en het plaatsen van de tevoren gevormde vindingen over de poolelementen.

1. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het aantal poolelementen gevormd vordt door het slijpen van een ruv voorwerp en dat het aantal poolvlakken klevend bevestigd wordt aan de poolelementen.

5· Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 20 vindingen op de poolelementen geplaatst vorden voordat de poolelementen klevend bevestigd worden aan een ondersteuningselement.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de poolelementen klevend bevestigd vorden aan het andere gedeelte van de poolopbouv voordat de poolelementen klevend bevestigd vorden 25 aan het ondersteuningselement.

7. Stappenmotor met een poolopbouv gekenmerkt door een gemeenschappelijk magnetisch ondersteuningssegment; een aantal magnetische poolelementen; vindingen gewikkeld rond de poolelementen; en een aantal poolvlakken omvattende magnetische dis- 30 continuïteiten, waarbij het ondersteuningsgedeelte, de magnetische poolelementen en de poolvlakken een aantal fluxwegen vormen, waarbij tenminste één van de fluxwegen een lijmverbinding in de poolopbouv omvat. 7907136 + ' 1 -δ-

8. Stappenmotor volgens conclusie 7 gekenmerkt door een lijmver"binding in elk van de fluxwegen.

9. Stappenmotor volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat de motor van het draaiende soort is en dat de poolopbouw een 5 stator vormt, waarbij de motor verder een ander statorgedeelte omvat met magnetische discontinuïteiten gelegen naast de pool-vlakken om zo een luchtspleet te vormen. 7907136